Summary

En Protein Forberedelse metode for High-throughput identifisering av proteiner samspill med et kjernefysisk kofaktor Bruke LC-MS / MS-analyse

Published: January 24, 2017
doi:

Summary

Vi har etablert en metode for rensing av coregulatory interaksjons proteiner ved anvendelse av LC-MS / MS-system.

Abstract

Transcriptional coregulators are vital to the efficient transcriptional regulation of nuclear chromatin structure. Coregulators play a variety of roles in regulating transcription. These include the direct interaction with transcription factors, the covalent modification of histones and other proteins, and the occasional chromatin conformation alteration. Accordingly, establishing relatively quick methods for identifying proteins that interact within this network is crucial to enhancing our understanding of the underlying regulatory mechanisms. LC-MS/MS-mediated protein binding partner identification is a validated technique used to analyze protein-protein interactions. By immunoprecipitating a previously-identified member of a protein complex with an antibody (occasionally with an antibody for a tagged protein), it is possible to identify its unknown protein interactions via mass spectrometry analysis. Here, we present a method of protein preparation for the LC-MS/MS-mediated high-throughput identification of protein interactions involving nuclear cofactors and their binding partners. This method allows for a better understanding of the transcriptional regulatory mechanisms of the targeted nuclear factors.

Introduction

Protein-protein-interaksjoner spiller en viktig rolle i mange biologiske funksjoner. Som sådan, har disse interaksjoner vært innblandet i signaltransduksjon; protein transport over cellemembraner; celle metabolisme; og flere nukleære prosesser, blant annet DNA-replikasjon, DNA-skade reparasjon, rekombinasjon, og transkripsjon 1, 2, 3, 4. Identifisere proteiner som er involvert i disse interaksjonene er derfor avgjørende for å fremme vår forståelse av disse cellulære prosesser.

Immunoutfelling (IP) er et validert teknikk som brukes til å analysere protein-protein-interaksjoner. For å lette identifiseringen av ko-immunopresipitert proteiner, blir massespektrometri ofte benyttet 5, 6, 7, 8,9. Ved å målrette et kjent medlem av et proteinkompleks med et antistoff, er det mulig å isolere proteinkomplekset og deretter å identifisere de ukjente komponentene via massespektrometri-analyse. ARIP4 (androgen reseptor-samspill protein 4), en transkripsjons coregulator, samhandler med atom reseptor proteiner for å aktivere eller undertrykke sine mål arrangører i en kontekstavhengig måte 9, 10. For bedre å forstå de transkripsjonsregulerende mekanismer som styrer disse nukleære faktorer, beskriver vi en omfattende fremgangsmåte for å rense og identifisere ARIP4 samspill proteiner ved hjelp av LC-MS / MS-system.

Protocol

1. Transfeksjon Seed HEK293 celler i 100 mm-kultur plater (2 x 10 6 celler / parabol). Kultur ble cellene i Dulbeccos modifiserte Eagles medium supplementert med 10% føtalt kalveserum, 100 ug / ml streptomycin, og 100 enheter / ml penicillin. Cellene inkuberes i en fuktig inkubator med 5% CO2 og 37 ° C. Neste dag, transfektere cellene med 10 mikrogram av FLAG-merket ARIP4 plasmid bruker 40 ul transfeksjon reagens i henhold til produsentens anvisninger 11.</s…

Representative Results

Vi identifiserte en sterk ARIP4 signal, rundt 160 kDa, så vel som de av en uekte prøve kontroll og flere andre ukjente proteiner (figur 1). LC-MS / MS-analyse er identifisert både ARIP4 komplekse peptider og de potensielle peptid kofaktorer innenfor brøkdel av FLAG kuler (tabell 1). p62 (Sequestosome1), ble en kjent ARIP4 kofaktor 11 identifisert i analysen (tabell 1), som bekrefter virkningen av dette system …

Discussion

Effektiv transfeksjon er avgjørende for å oppnå et vellykket resultat med denne protokoll. Derfor anbefaler vi at du bruker Western blot analyse for å fastslå de immunoutfelt FLAG-tagget protein nivåer. Dette trinnet gjør det mulig å verifisere at deres protein av interesse er riktig uttrykt, og dessuten at IP er vellykket gjennomført. FLAG-merket protein nivåer bør også sjekkes før massespektrometri analyse.

En mock prøven bør brukes som en negativ kontroll for å unngå å f…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This study was supported by the Astellas Foundation for Research on Metabolic Disorders (HT), the Takeda Science Foundation (HT), and by a Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Young Scientists (B) to HT.

Materials

Lipofectamine 2000 Transfection Reagent Thermo Fisher Scientific 11668019
Protease Inhibitor Cocktail (EDTA free) (100x) nacalai tesque 03969-21
ANTI-FLAG M2 Affinity Gel Sigma-Aldrich A2220
Micro Bio-Spin Columns BIO-RAD 732-6204

References

  1. De Las Rivas, J., Fontanillo, C. Protein-protein interactions essentials: key concepts to building and analyzing interactome networks. PLoS Comput.Biol. 6 (6), e1000807 (2010).
  2. Westermarck, J., Ivaska, J., Corthals, G. L. Identification of protein interactions involved in cellular signaling. Mol.Cell.Proteomics. 12 (7), 1752-1763 (2013).
  3. MacPherson, R. E., Ramos, S. V., Vandenboom, R., Roy, B. D., Peters, S. J. Skeletal muscle PLIN proteins, ATGL and CGI-58, interactions at rest and following stimulated contraction. Am.J.Physiol.Regul.Integr.Comp.Physiol. 304 (8), 644-650 (2013).
  4. Qin, K., Dong, C., Wu, G., Lambert, N. A. Inactive-state preassembly of G(q)-coupled receptors and G(q) heterotrimers. Nat.Chem.Biol. 7 (10), 740-747 (2011).
  5. Ogawa, H., Ishiguro, K., Gaubatz, S., Livingston, D. M., Nakatani, Y. A complex with chromatin modifiers that occupies E2F- and Myc-responsive genes in G0 cells. Science. 296 (5570), 1132-1136 (2002).
  6. Shi, Y., et al. Coordinated histone modifications mediated by a CtBP co-repressor complex. Nature. 422 (6933), 735-738 (2003).
  7. Huh, K. W., DeMasi, J., Ogawa, H., Nakatani, Y., Howley, P. M., Munger, K. Association of the human papillomavirus type 16 E7 oncoprotein with the 600-kDa retinoblastoma protein-associated factor, p600. Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 102 (32), 11492-11497 (2005).
  8. Huang, B. X., Kim, H. Y. Effective identification of Akt interacting proteins by two-step chemical crosslinking, co-immunoprecipitation and mass spectrometry. PLoS One. 8 (4), 61430 (2013).
  9. ten Have, S., Boulon, S., Ahmad, Y., Lamond, A. I. Mass spectrometry-based immuno-precipitation proteomics – the user’s guide. Proteomics. 11 (6), 1153-1159 (2011).
  10. Ogawa, H., Komatsu, T., Hiraoka, Y., Morohashi, K. Transcriptional Suppression by Transient Recruitment of ARIP4 to Sumoylated nuclear receptor Ad4BP/SF-1. Mol.Biol.Cell. 20 (19), 4235-4245 (2009).
  11. Tsuchiya, M., et al. Selective autophagic receptor p62 regulates the abundance of transcriptional coregulator ARIP4 during nutrient starvation. Sci.Rep. 5, 14498 (2015).
  12. Watanabe, T., Matsuo, I., Maruyama, J., Kitamoto, K., Ito, Y. Identification and characterization of an intracellular lectin, calnexin, from Aspergillus oryzae using N-glycan-conjugated beads. Biosci.Biotechnol.Biochem. 71 (11), 2688-2696 (2007).
  13. Sitz, J. H., Tigges, M., Baumgartel, K., Khaspekov, L. G., Lutz, B. Dyrk1A potentiates steroid hormone-induced transcription via the chromatin remodeling factor Arip4. Mol.Cell.Biol. 24 (13), 5821-5834 (2004).
  14. Mohammed, H., Taylor, C., Brown, G. D., Papachristou, E. K., Carroll, J. S., D’Santos, C. S. Rapid immunoprecipitation mass spectrometry of endogenous proteins (RIME) for analysis of chromatin complexes. Nat.Protoc. 11 (2), 316-326 (2016).
  15. Fonslow, B. R., Yates, J. R. Capillary electrophoresis applied to proteomic analysis. J.Sep.Sci. 32 (8), 1175-1188 (2009).

Play Video

Citer Cet Article
Tsuchiya, M., Karim, M. R., Matsumoto, T., Ogawa, H., Taniguchi, H. A Protein Preparation Method for the High-throughput Identification of Proteins Interacting with a Nuclear Cofactor Using LC-MS/MS Analysis. J. Vis. Exp. (119), e55077, doi:10.3791/55077 (2017).

View Video